[發明專利]一種乙苯脫氫催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310502838.6
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103537317A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 陳樹偉;崔杏雨;潘大海;李瑞豐;崔健;秦張峰;張海新
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;C07C5/333;C07C15/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種用于CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯反應的催化劑及其制備方法。

背景技術

苯乙烯是石油化學工業的基礎產品之一，廣泛用于生產塑料、樹脂和合成橡膠等。工業上，90％的苯乙烯是由乙苯在鉀等助劑改性的氧化鐵催化劑上高溫(600～650℃)脫氫制得。由于乙苯脫氫制苯乙烯是受熱力學平衡限制的強吸熱反應，因此，為了給反應供熱、推動化學平衡和防止催化劑結焦失活，工業生產中必須通入大量的過熱水蒸汽。現行工藝的主要缺點是：(1)反應溫度高；(2)氣液分離器中水蒸汽液化放出的大量熱量難以回收，能耗巨大。因此，迫切需要開發新工藝，以解決現行乙苯脫氫工藝的高能耗問題。

CO₂是綠色化學中最簡單、來源也最豐富的可再生替代原料。以CO₂為碳源或氧源生產高附加值化學品，不僅可以保護煤炭、石油等日益枯竭的化石燃料資源，還可以減少和控制主要溫室氣體CO₂的排放總量。用CO₂取代過熱水蒸汽進行乙苯脫氫制苯乙烯，不僅可以將反應溫度降低約50～100℃，更重要的是可將生產每噸苯乙烯所需的能耗從6.3×10⁹J降低到7.9×10⁸J，并且可以提高乙苯轉化率和苯乙烯選擇性。因此，CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯反應是節能、高效和環境友好的工藝，受到了國內外研究者的普遍關注。研究表明，在CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯反應中，過渡金屬Fe、V、Cr氧化物負載于Al₂O₃、MgO、SiO₂、ZSM-5、MCM-41、SBA-15等載體上，都具有一定的催化活性，但催化劑的活性和穩定性都不理想，有的催化劑壽命甚至僅數小時。日本專利JP11165069A2及美國專利USP6037511，USP6034032中報道了CO₂氣氛下(Fe(II))_x(Fe(III))_yO_z/S和5％Fe₃O₄/ZSM-5催化劑的乙苯脫氫制苯乙烯反應性能，苯乙烯收率僅為48％。中國專利CN100413581C和CN100413830C通過添加貴金屬Pt、Pd提高了CeO₂-Cr₂O₃/Al₂O₃的催化活性和穩定性，但催化劑成本高且鉻催化劑對人體和環境有較大的毒害作用。

對于CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯反應，現有催化劑的主要缺點是催化劑活性較低，且反應穩定性差，有的催化劑壽命甚至僅數小時。

發明內容

本發明的目的是針對現有催化劑所存在的不足，提供一種反應活性高且穩定性較好的催化劑，使之在用于CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯反應時，能夠滿足工業化對催化劑活性、使用壽命和環保的要求。

為實現上述目的，本催化劑的載體為ZSM-5/MCM-48微孔/介孔復合分子篩，活性組分為V₂O₅，助劑為CeO₂，其各種成分的配比范圍是：

V₂O₅????????????????5～20％(重量)；

CeO₂????????????????1.5～6.5％(重量)；

ZSM-5/MCM-48????????73.5～93.5％(重量)；

各種成分范圍的總和是100％(重量)。

優先選擇的成分范圍是：

V₂O₅????????????????8～15％(重量)；

CeO₂????????????????3～6％(重量)；

ZSM-5/MCM-48????????79～89％(重量)；

各種成分范圍的總和是100％(重量)。

一種用于CO₂氣氛下乙苯脫氫制苯乙烯催化劑的制備方法按下列步驟進行：